东莞市环境保护局52300
摘要：本文主要针对工业锅炉燃煤改造燃气的设计进行分析。
关键词：锅炉；燃煤；天然气；燃气；工业；改造；设计
引言
天然气在替代燃煤改善空气质量方面具有先天优势：一方面，天然气的能源利用效率普遍高于燃煤；另一方面，天然气其燃烧产生的污染相比煤炭要明显降低。近年来，多项研究表明，利用天然气替代燃煤作为燃料，有利于市区总悬浮颗粒物和SO2浓度的下降，并给城市居民带来明显的健康效益。在此背景下，不少地方政府要求城市内工业园区或企事业单位小区燃煤锅炉改造成为燃气锅炉。在正常使用情况下，其工作寿命可达到20年以上，所以将锅炉“煤改气”是一种既节省资金又工期短，见效快，切实可行的好办法。
一、锅炉“煤改气”的基本原则和要求
燃煤锅炉改造为燃气锅炉从根本上改变了锅炉的燃烧方式，同时对锅炉运行工况、锅炉房综合管理都带来巨大的变化。特别是燃料气体（天然气、煤制气、焦炉气等）是可燃、可爆的有毒气体，如果处理不当会发生炉膛爆炸，燃气外溢甚至会引发火灾等。所以，对锅炉“煤改气”，以下几个方面应引起大家重视。
（1）锅炉改造必须遵照《蒸汽锅炉安全技术监察规程》和《热水锅炉安全技术监察规程》及国家有关技术法规进行。锅炉改造方案应得到当地锅炉监管部门的认可。
（2）首先应认真检查锅炉承压受热面是否存在严重腐蚀、结垢、过热等情况，受压元件必须保持基本完好。其次应根据锅炉工作年限确定其改造使用价值。上述检查工作应请当地锅炉监检部门进行。
（3）应认真检查锅炉炉墙、烟道系统、锅炉给水系统及锅炉送风、引风系统。以上各系统应保持基本完好。
（4）锅炉改造后应保持锅炉原技术参数不变（如工作压力、温度等）而且应保持或提高原锅炉的负荷及锅炉效率。
（5）锅炉改造后应符合国家环保各项技术指标的要求，彻底解决消烟除尘的问题。
（6）锅炉改造应做到简单易行，安全可靠，力求花钱少见效快，充分体现“煤炉改气炉”的优越性。
二、改造与设计内容
2.1改造内容
某工业燃煤供热锅炉房原有三台燃煤热水锅炉及其相应辅助设施，规格分别为1×5.6MW、2×7.0MW，总热功率为19.6MW。燃煤锅炉为负压燃烧，天然气锅炉为正压燃烧，燃煤锅炉没有燃烧器。以往有将燃煤锅炉改造为燃气锅炉的案例，但使用效果并不理想。因此该项目将原有燃煤锅炉拆除，更换为燃气锅炉。将原有3台燃煤热水供热锅炉及配套辅机（包括水处理装置）全部拆除，保留锅炉间、辅助间等建筑，部分变配电装置保留。新建3台天然气热水供热锅炉以及相关辅机，规格分别为1×7.0MW、2×10.5MW，总热功率为28MW。
2.2设计内容
①锅炉间及控制室
利用原有的燃煤锅炉间。锅炉间属于丁类生产厂房，锅炉间的外墙、楼地面或屋面，应有相应的防爆措施，并应有相当于锅炉间占地面积10%的泄压面积。泄压方向不得朝向人员密集的场所、房间和人行通道，泄压处不得与这些地方相邻。作为泄压设施的轻质屋面板、轻质墙体的单位面积质量不应超过60kg/m2。燃气锅炉房锅炉间与相邻辅助间的隔墙应为防火墙，隔墙上开设的门应为甲级防火门，该门向锅炉间内开启。控制室宜靠近锅炉间设置，朝锅炉间操作面方向的隔墙上宜设一扇玻璃观察窗，便于操作人员随时观察锅炉的实际运行情况，观察窗应设计成具有抗爆能力的固定窗。
②燃气系统
除小型模块锅炉的用气压力为低压外，其余的燃气锅炉的用气压力均为中压B级。燃气锅炉耗气量较大，应从城市天然气中压B级以上管网接出专线，引至锅炉房的调压柜，经计量调压后送入每台锅炉燃烧器。调压柜尽量露天布置，四周布置防撞护栏。在引入锅炉房的室外燃气母管上，应安装电动防爆切断阀，失电时自动关闭，手动复位，并与安装于锅炉间的可燃气体浓度检测报警装置连锁。锅炉间内每台燃气锅炉燃烧器的燃气进口管均安装手动球阀，在该球阀与燃烧器自带的燃气阀组之间设置一根放散管，放散管根部应安装手动球阀。多根放散管可汇合成一根总管引至室外，放散口应高出锅炉房屋脊2m以上，并使排出的气体不至于窜入邻近的建筑物和被通风装置吸入。锅炉间内的燃气管道宜架空敷设。燃气的计量宜一炉一计量，这样可以比较直观地反映每台锅炉的燃烧状况和出力情况，计量应涵盖瞬时流量、累计流量。
③通风设计
燃气锅炉间需设独立的通风装置，正常换气次数不应小于6次/h，事故换气次数不应小于12次/h，通风机采用防爆轴流风机，吸风口的位置尽量靠近燃气易泄漏处，吸风口上缘至顶棚平面或屋顶的距离不小于0.4m。
④可燃气体检测与连锁
燃气锅炉间设防爆型可燃气体浓度检测报警装置，并分两层安装：一层的安装高度应高出释放源（通常为燃烧器自带的燃气阀组）0.5～2.0m，另一层安装于锅炉间的最高点屋顶处。每隔15m设一台可燃气体浓度检测报警装置，距其所覆盖范围内的任一释放源不宜大于7.5m。可燃气体浓度检测报警装置与设于锅炉间外燃气母管上的电动防爆切断阀以及锅炉间内的防爆轴流风机连锁。分两级报警：一级报警为天然气的泄漏浓度达到爆炸下限的25%时，二级报警为天然气的泄漏浓度达到爆炸下限的50%时。二级报警时，连锁关闭燃气母管上的电动防爆切断阀，并开启防爆轴流风机进行事故通风。报警信号发送至现场报警器和控制室的可燃气体报警器，并进行声光报警。可燃气体浓度检测报警系统由不间断电源（UPS）供电。一级报警主要起警示作用，主要用于提醒操作人员排查事故，二级报警为强制措施，一般不允许有二级报警发生。
⑤电力系统
燃气锅炉房用电负荷为二级负荷，要求两路电源进线。燃煤锅炉房原有一路电源进线，经过少量改造即可给燃气锅炉房供电。另一路备用电源需向供电部门申请提供。锅炉间照明系统设计为防爆型。
⑥安全装置设计
在送风机、空气管道和燃气管道上设置静电接地装置，接地电阻不大于100Ω，管法兰间用6mm2软铜线跨接。燃气锅炉本体设有防爆装置，炉膛压力超过设定值时自动开启，达到泄压目的。烟道上安装有防爆门，进一步消除超压和爆炸隐患。
⑦余热回收利用
燃气锅炉的初始排烟温度为170℃，焓值比较高，余热可以通过节能器进行回收。但换热后的烟气温度不能降到酸露点以下，以防止酸腐蚀。通常，排烟温度应高于烟气露点15℃以上。
⑧烟囱
烟囱宜采用不锈钢制作。一炉配一座烟囱比较好，烟囱顶部不加防雨帽。若烟囱附近没有高层建筑，烟囱高度一般取20m。当烟囱的位置邻近高层建筑时，烟囱高度应高出沿高层建筑物45°的阴影线。
⑨烟气凝结水的排放与控制
天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧产生的水蒸气较多。因此，应考虑燃气锅炉房烟气凝结水的集中收集与排放，一般是在烟囱的最低点设置水封式凝结水排水装置。
三、锅炉煤改气综合质量控制
（1）设备调研、选型质量方面。
锅炉煤改气，首先要做的工作就是锅炉设备的调研、选型，这项工作质量的好坏可谓是重中之重。具体要根据自己单位的情况，确定使用锅炉的参数：以满足现有生产用量为基础，再考虑未来5年的发
展需求为依据，确定装机容量；然后再进行市场调研，向锅炉厂商和它们的用户咨询学习，力争全面掌握国际、国内一线燃气锅炉品牌的优缺点，为以后的选型招标提供依据，这是确保买到性价比高的燃气
锅炉设备的前提。因为一旦选型失败，新的锅炉设备已经安装到位，通过使用才发现存在质量、安全、运行等等问题，再要改正，就得投入大量时间和资金影响生产。
（2）设备安装进度计划编制及协调质量方面。
一旦锅炉型号和厂家确定，就要着手进行设备安装和厂房的改造。由于我单位是在原锅炉厂房的位置上进行设备煤改气更新工作，新设备要按期安装到位，老设备还不能停止对生产供热、供汽，这就是矛盾，为了解决设备安装和生产的冲突，设备安装进度计划编制及协调的质量就十分重要。为此，我们制订了边改造安装，边拆除旧设备的计划，合理协调各个施工队伍进场时间和进度，先拆除原三台燃煤锅炉中的两台，保留一台继续保障生产；利用拆除的旧设备位置设计安装一台新设备，待新设备安装就位，具备生产条件，再进行剩下的那台燃煤设备拆除和新设备安装，解决设备安装和生产矛盾的问题。
（3）设备安装质量方面。
设备安装质量取决于设计规划和安装队伍的素质水平。锅炉设备安装包括锅炉房改造、旧设备拆除、新设备基础制作及安装等等，新锅炉管线安装涉及的安装方式及管线种类数量太多，安装方式有：空中架设的、沿墙敷设的、地面穿管实埋的等等；管线种类涉及动力线、控制线、水管线、蒸汽管线、天然气管线以及防爆风机灯具管线等。新锅炉安装时间紧，企业通过招标确定了三个工程公司施工，由于施工队伍的素质和安装水平良莠不齐，若不进行统一的规划协调，最后锅炉房设备的安装质量很难达到使用规范要求，就是勉强能使用，也不符合国家安全规范和“6S”规范。为此，在项目开工前，就和几个施工方负责人进行充分沟通和协调，对新锅炉和厂房内各类管线进行系统规划设计布置，在满足要求、规范的前提下，具体到管线标高、间距、层次等等基础数据都一一和施工方敲定，并严格监督执行。经过努力，锅炉设备煤改气项目顺利如期、保质完成，并一次点火试车成功，生产环境也焕然一新。
四、结束语
总之，燃煤锅炉改燃气锅炉的工作正在不断开展，我们在改造实践中将不断总结经验，推动“改燃”工作的深入。
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